可变速发电电动机的磁极表面损耗测量装置的制作方法

本发明属于电机领域，涉及电机测温技术。

背景技术：

随着水电事业的蓬勃发展，可变速发电电动机机组不断地涌现，与常规水轮发电机组相比较，可变速发电电动机机组的运行工况要复杂的多。这是由于机组不仅要运行于发电工况，而且还要运行于抽水工况。常规水轮发电机组由于气隙比较大，转子热损耗不是很明显，没有对机组的安全产生影响，而可变速发电电动机采用隐极结构，定、转子的交流励磁在转子表面会产生热损耗，又由于气隙比较小，散热不好。工艺上导致的转子毛刺多，更增加了转子表面的热损耗，所以可变速发电电动机转子热损耗的测量势在必行，但到目前为止国内外尚没有对可变速发电电动机转子热损耗测量的相关报道。

技术实现要素：

本发明目的是为了解决测量可变速发电电动机转子的磁极表面损耗的问题，提供了一种可变速发电电动机的磁极表面损耗测量装置。

本发明所述可变速发电电动机的磁极表面损耗测量装置包括m个温感元件1、n个超声温感器2、磁极表面损耗采集器3和上位机9；

m个温感元件1均匀嵌入转子绕组的不同股线之间，用于检测绕组温度；m个温感元件通过有线的方式将检测到的温度信号发送给磁极表面损耗采集器3；

n个超声温感器2均匀贴在转子磁极外表面上，用于检测转子磁极表面的温度；n个超声温感器2通过无线方式将检测到的温度信号发送给磁极表面损耗采集器3；

磁极表面损耗采集器3根据上位机9下达的指令采集两类温度信号，磁极表面损耗采集器3根据两类温度数据获取磁极表面损耗数据并上传至上位机9。

优选地，磁极表面损耗采集器3包括中央处理器3-1、数字信号处理器3-2、a/d转换模块3-3、温度读取器3-4和指示灯3-5；

中央处理器3-1的绕组温度采集指令通过数字信号处理器3-2下达给温感元件1，温感元件1的温度信号输出端与a/d转换模块3-3的模拟信号输入端相连，a/d转换模块3-3的数字信号输出端与数字信号处理器3-2的输入端相连，数字信号处理器3-2的输出端与中央处理器3-1的绕组温度信号输入端相连；

中央处理器3-1的转子磁极表面温度采集指令下达给温度读取器3-4，温度读取器3-4通过天线4发出电磁扫描信号，超声温感器2通过天线接收电磁扫描信号，并将采集到的转子磁极表面温度通过天线返回给温度读取器3-4，温度读取器3-4的磁极表面温度信号输出端与中央处理器3-1的磁极表面温度信号输入端相连；

中央处理器3-1的工作状态信号输出端与指示灯3-5的显示指令输入端相连。

优选地，磁极表面损耗采集器3还包括脉冲处理器3-6和显示器3-7；中央处理器3-1的磁极表面损耗结果输出端与脉冲处理器3-6的输入端相连，脉冲处理器3-6的输出端与显示器3-7的显示指令输入端相连。

优选地，磁极表面损耗采集器3设置有m上bnc插头，m个温感元件1的导电滑环5通过同轴电缆与m个bnc插头连接。

优选地，显示器3-7采用数码管或液晶屏。

优选地，温度读取器3-4为采用基于雷达原理的温度读取器，温度读取器3-4通过天线4发出电磁扫描信号，超声温感器2通过天线接收到电磁扫描信号，该电磁扫描信号由超声温感器2内部设置的叉指换能器转换成其内部工作的超生波；超生波再经叉指换能器转换成电磁波信号经由天线4返回到温度读取器3-4，获取转子磁极表面温度。

优选地，超声温感器2采用型号为rfm3250-bfs的超声传感器。

优选地，天线4采用8dbi圆极化天线。

优选地，上位机9采用型号为ipc-710的工控计算机，上位机9通过网线与磁极表面损耗采集器3的rj-45以太网口相连。

优选地，指示灯3-5用于显示工作状态，在有效采集过程中，指示灯3-5高亮，若任一组或全部信号返回失败，指示灯3-5闪烁；在采集信号成功后，指示灯3-5灭。

本发明的有益效果：本发明采用有线和无线相结合的方式来获取两类温度信号，分别获得绕组内部温度场和转子磁极表面的温度场，根据这两类温度场来获取磁极表面损耗，测量精度高，对可变速发电电动机的设计提供可靠数据。

附图说明

图1是本发明所述可变速发电电动机的磁极表面损耗测量装置的结构示意图；

图2是本发明装置测量总原理框图；

图3是本发明装置测量具体原理框图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

实施例：本发明测量的可变速发电电动机的转子具有3对转子极，本发明测量装置中设计m＝18，n＝6，即在每个转子磁极表面表贴一个超声温感器2，在每个转子磁极内部的绕组的不同股线中嵌入3个温感元件1，所述3个温感元件1用于测量转子磁极内部温度，所述一个超声温感器2用于测量转子磁极表面温度。

18个温感元件1通过有线的方式将检测到的温度信号发送给磁极表面损耗采集器3，本实施例中，温感元件1采用铂电阻，根据股线之间缝隙的实际形状来设计铂电阻的结构，18个温感元件1的导电滑环5通过同轴电缆与磁极表面损耗采集器3的18个bnc插头连接。

6个超声温感器2均匀贴在转子磁极外表面上，用于检测转子磁极表面的温度，超声温感器2采用型号为rfm3250-bfs的超声传感器；6个超声温感器2将采集到的温度发送给磁极表面损耗采集器3。

中央处理器3-1接收来自上位机9的ttl电平控制信号，将该电平信号进行解析后，输出高电平送至指示灯3-5，在磁极表面损耗采集器3正常进行采集工作的过程中指示灯3-5一直处于高亮状态，直到将成功采集的数据通过中央处理器3-1计算，获得磁极表面损耗数据后，指示灯3-5灭。上述损耗结果经脉冲处理器3-6处理生成二进制脉冲信号，所述二进制脉冲信号送至显示屏3-7显示。

中央处理器3-1接到上位机指令后要采集两类温度信号，一类是有线方式采集的转子绕组温度，另一类是无线方式采集的转子磁极表面温度。若任何一组信号返回失败，指示灯3-5都会处于闪烁状态，上位机9将重新发送采集控制信号，直到两路采集都正常工作，成功返回数据为止。

有线采集转子绕组温度：中央处理器3-1将采集指令下达给数字信号处理器3-2，温感元件1输出的温度信号通过a/d转换模块3-3采样、转换后变成数字信号，并发送给数字信号处理器3-2，数字信号处理器3-2将该数据返回给中央处理器3-1。

无线采集转子磁极表面温度：温度读取器3-4发出电磁扫描信号，并通过8dbi圆极化天线发送出去，超声温感器2通过8dbi圆极化天线的探头接收到该电磁扫描信号，并由叉指换能器转换成其内部工作的超生波；超生波再经叉指换能器转换成电磁波信号经由天线返回到温度读取器3-4；超生波的传播特性与温度有线性特征关系，从而使探头返回的回波信号具有温度特征，本实施方式中用于表征磁极表面温度；温度读取器3-4提取探头返回的电磁波信号特征，传输给中央处理器3-1。

中央处理器3-1将成功返回的2组温度数据经过温度场程序计算温度差，进而获得磁极表面损耗数据，该结果经脉冲处理器3-6处理后由显示屏3-7进行显示，还上传给上位机9。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。